回旋加速器

科学家们在发现了镭之后的最初 40 年内对原子的研究，宛如侦察一个谁也没有看见过的罪犯的行踪，因为没有倍数足够大的显微镜来观察原子，更不用说观察比原子更小的核了。因此科学家们不得不像侦探一样工作：被“通缉的罪犯”干了这样和那样的事，留下了印迹，使专家们能够想像他像个什么样子，在某种情况下会干什么事情。只有实验工作才能证明科学家们的理论是否正确。

卢瑟福早在 1919 年就布置下了一个这样的圈套，采用的办法是用氦核

（由两个质子和两个中子组成）轰击氮电子（山七个质产和七个中子组成），

把若干氮原子转变成了氧原子。在查德威克于 1932 年发现了中子（事实证明它是一种极好的“炮弹”）之后，科学家们在这个新的鼓舞人心的领域做了大量的工作。1931 年，加利福尼亚大学造了一台大型的机器，即劳伦斯教授设计的“回旋加速器”。这种机器是沿环形轨道加速原子核的粒子。回旋加速器的原理就像小孩儿打秋千一样，其运转由于不断的推动而加速。在粒子加速器中，粒子在两个强的电磁极之间通过，电磁极给粒子施加“推力”， 使其达到最高速度。这就意味着增加能量（以电子伏为单位计算）。最后， 当粒子束达到理想的能量时，就用磁场使其偏折，轰击靶子。

从入射粒子跟靶材料中的原子核碰撞的情况，可以知道关于物质的基本“建筑材料”的许多情况。由射入的“炮弹”从“靶”原子里打出来的亚原子粒子流，可以导入一个泡沫室；导入泡沫室的粒子的轨迹——液态氢里的极微小的泡沫线——可以拍成照片以供分析。速度、质量、电荷和其他特性都能从泡沫室里的轨迹照片看出来，使“侦探”能对“通缉的罪犯”进行正确的描述。

劳伦斯在 1930 年制造的第一台回旋加速器，是一台精密的小型设备，直

径只有 4 英寸半，最多能把粒子加速到 125 万电子伏。这听起来也许已经很了不起了，但是从那以来，加速器造得越来越大，在日内瓦附近的法瑞边界建造了一台最大的加速器，直径达 3 英里，指望它能发出 3 千万万电子伏的脉冲。因此，要研究最小的实体，必须使用倍数最大的“显微镜”。

核研究还在继续进行，目的是为了寻找关于原子结构的一些尚未解决的问题的答案。在研究过程中又发现了一些奇怪的粒于（它们的“奇怪性”能准确地测出），它们的行为和作用尚未得到充分说明。但是，没有一种粒子能看成是构成原子核、原子和宇宙的最小的不可再分的单位。在探索物质奥秘的这个过程中，回旋加速器和从其演变出来的其他仪器继续起着重要的作用。